DE29818075U1 - Fluid actuator - Google Patents
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- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
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- F15B15/202—Externally-operated valves mounted in or on the actuator
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Description
Kuhnke GmbH
Lütjenburgerstraße 101
23714 MalenteKuhnke GmbH
Lütjenburgerstrasse 101
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Fluidischer AktuatorFluidic actuator
Die Erfindung geht aus von einem fluidischen Aktuator, bestehend aus einem Gehäuse, welches mit einer wenigstens teilweisen Ausnehmung versehen ist, mit einem, in der Ausnehmung durch Fluiddruck bewegbaren und unter Fluiddruckeinwirkung eine Druckkraft abgebenden Kolben, der die Ausnehmung in zwei veränderbare, fluiddicht voneinander getrennte Fluiddruckräume aufteilt und der mit einer Kraftabgriffseinrichtung versehen ist, ferner mit, das Gehäuse mindestens einseitig fluiddicht verschließendem Deckel, weiterhin bestehend aus einer dem Aktuator baulich zugeordneten Steuerung, die vorzugsweise zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist.The invention is based on a fluidic actuator, consisting of a housing which is provided with an at least partial recess, with a piston which is movable in the recess by fluid pressure and which releases a pressure force under the influence of fluid pressure, which divides the recess into two variable fluid pressure chambers which are separated from one another in a fluid-tight manner and which is provided with a force tapping device, furthermore with a cover which closes the housing in a fluid-tight manner on at least one side, furthermore consisting of a control which is structurally assigned to the actuator and which is preferably combined into a structural unit.
Derartige Aktuatoren sind allgemein in der Fluidtechnik bekannt und werden für translatorische Bewegungen bzw. winkelbegrenzte Schwenkbewegungen unter Abgabe entsprechender Kräfte bzw. Drehmomente unter anderem im Maschinen- und Vorrichtungsbau eingesetzt. Die in Rede stehenden Aktuatoren weisen ein hohlzylindrisches Gehäuse auf, welches einen hierin dichtend geführten, translatorisch bewegbaren bzw. winkelbegrenzt schwenkbaren KolbenSuch actuators are generally known in fluid technology and are used for translational movements or angle-limited swivel movements while delivering corresponding forces or torques, among other things in machine and device construction. The actuators in question have a hollow cylindrical housing, which has a piston that is guided in a sealed manner and can be moved translationally or swiveled at a limited angle.
aufnimmt, der mit einer Kraftabgriffseinrichtung, z. B. einer Kolbenstange bzw. Abgriffswelle versehen ist.which is provided with a force pickup device, e.g. a piston rod or pickup shaft.
Es sind fluidische Aktuatoren bekannt, die direkt und unmittelbar mit entsprechend ansteuerbaren Ventilen, z. B. Magnetventilen, bestückt sind. Derartige Aktuatoren kommen vorzugsweise in hydraulischem Einsatz zur Anwendung.Fluidic actuators are known that are directly and immediately equipped with appropriately controllable valves, e.g. solenoid valves. Such actuators are preferably used in hydraulic applications.
Weiterhin sind fluidische Aktuatoren bekannt, die mit Signalgebermitteln versehen sind, um die jeweilige Kolbenposition zu detektieren. Diese Signalgebermittel können bedarfsweise derart ausgeführt sein, daß Kolbenpositionen auf der gesamtmöglichen Bewegungsstrecke des Kolbens abgefragt werden, oder aber das die Signalgebermittel an einem definierten Ort innerhalb der Bewegungsstrecke angebracht sind und somit das Erreichen bzw. Überfahren des Kolbens an diesem Ort detektieren.Furthermore, fluidic actuators are known which are provided with signaling means to detect the respective piston position. These signaling means can, if required, be designed in such a way that piston positions are queried over the entire possible movement path of the piston, or the signaling means are attached at a defined location within the movement path and thus detect when the piston is reached or overtraveled at this location.
Je nach Ausführung dieser Signalgebermittel werden u. a. die detektierten Signale direkt innerhalb des Signalgebermittels elektronisch verstärkt und weiteren übergeordneten Steuerungen zur Verfügung gestellt, wobei das Signalgebermittel und die elektronische Verstärkung oftmals in einer Einheit zusammengefaßt sind.Depending on the design of these signaling devices, the detected signals are electronically amplified directly within the signaling device and made available to other higher-level controls, whereby the signaling device and the electronic amplification are often combined in one unit.
Nachteilig bei den bekannten fluidischen Aktuatoren, im folgenden nur noch Aktuator genannt, ist einerseits ein hoher erforderlicher fluidtechnischer Installationsaufwand, der mit einer Zuleitung des Fluides zu jedem ansteuernden Ventil hin beginnt. Die fluidische Verknüpfung des Ventiles erfordert, von hieraus weitergehend, die entsprechende Verbindung zum Aktuator. Ferner ist nachteilig, daß eine derartige Installation einen großen baulichen Platzbedarf erfordert.A disadvantage of the known fluidic actuators, hereinafter referred to as actuators, is on the one hand the high level of fluidic installation work required, which begins with supplying the fluid to each valve being controlled. The fluidic connection of the valve then requires the corresponding connection to the actuator. Another disadvantage is that such an installation requires a large amount of structural space.
Desweiteren zeigt sich der Nachteil, daß ebenfalls eine sehr aufwendige Installation für die Signalverarbeitung erforderlich ist. Vornehmlich aufgrund weiter zunehmender elektronischer Signalverarbeitung wird somit auch die Installation entsprechender Wandler, z. B. der Aufwand zum elektrischen Anschluß von Magnetventilen mit zunehmender Anzahl von Aktuatoren in einer Anlage.ebenfalls zunehmend größer und unübersichtlicher. Das beginnt bereits bei der Auslegung und Erstellung eines entsprechenden gerätebezogenen Schaltplanes, der aus einem Steuerungsablaufplan abzuleiten ist. Gleichzeitig besteht aufgrund der Vielzahl möglicher Anschlußvarianten auch eine entsprechend hohe Fehlerwahrscheinlichkeit durch die Installation.Another disadvantage is that a very complex installation is also required for signal processing. Primarily due to the increasing use of electronic signal processing, the installation of the corresponding converters, e.g. the effort required to electrically connect solenoid valves with an increasing number of actuators in a system, is also becoming increasingly larger and more confusing. This begins with the design and creation of a corresponding device-related circuit diagram, which is derived from a control flow chart. At the same time, due to the large number of possible connection variants, there is also a correspondingly high probability of errors during installation.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen fluidischen Aktuator zu schaffen, der einerseits kleinbauend, preisgünstig und zuverlässig ist, andererseits den fluidischen und steuerungstechnischen, sowie den Installationsaufwand auf ein Minimun reduziert.The invention is therefore based on the object of creating a fluidic actuator which, on the one hand, is small, inexpensive and reliable, and on the other hand, reduces the fluidic and control technology as well as the installation effort to a minimum.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die dem Aktuator zugeordnete Steuerung beinhaltet:This task is solved by the fact that the control assigned to the actuator includes:
- eine elektronische Steuerung mit Signaleingängen und Signalausgängen, wobei die elektronische Steuerung auf sie bezogene Signale erkennt, auswertet und vorgabebezogen an einen Wandler weitergibt,- an electronic control system with signal inputs and signal outputs, whereby the electronic control system detects and evaluates signals related to it and passes them on to a converter based on the specifications,
- einen fluidischen Versorgungsanschluß zur durch die Steuerung beeinflußbaren Druckmittelbeaufschlagung der jeweiligen Fluiddruckräume,- a fluidic supply connection for the pressure medium application to the respective fluid pressure chambers, which can be influenced by the control system,
- wenigstens einen Wandler, der die von der elektronischen Steuerung ausgewerteten und dem Wandler somit zur Verfügung stehenden elektrischen Signale in adäquate fluidische Signale wandelt,- at least one converter that converts the electrical signals evaluated by the electronic control system and thus available to the converter into adequate fluidic signals,
- fluidische Verbindungsmittel, durch welche die vom Wandler freigegebenen fluidischen Signale dem jeweiligen Fluiddruckraum als Druckfluid zugeführt werden bzw. vom druckbeaufschlagten Fluiddruckraum herkommend, einer Druckentlastung zugeführt werden.- fluidic connecting means through which the fluidic signals released by the converter are fed to the respective fluid pressure chamber as pressure fluid or, coming from the pressurized fluid pressure chamber, are fed to a pressure relief device.
Hierbei ist eine elektronische Steuerung ein Bestandteil der dem Aktuator zugeordneten Steuerung, die in ihrer Gesamtheit somit aus der elektronischen Steuerung nebst Signalein- und Ausgängen besteht, weiterhin aus einem Wandler, der die aus der elektronischen Steuerung zur Verfügung gestellten elektrischen Signale in adäquate Fluidsignale wandelt, wobei dem Wandler wiederum ein fluidischer Versorgungsanschluß zugeordnet ist. Die von dem Wandler ausgegebenen fluidischen Signale werden über fluidische Verbindungsmittel den Fluiddruckräumen zugeführt. Die Fluiddruckräume ihrerseits sind aus der Ausnehmung des Gehäuses und dem hierin bewegbaren Kolben gebildet, der die Ausnehmung in zwei veränderbare Fluiddruckräume aufteilt.In this case, an electronic control is a component of the control system assigned to the actuator, which in its entirety therefore consists of the electronic control system together with signal inputs and outputs, and also of a converter that converts the electrical signals provided by the electronic control system into appropriate fluid signals, with the converter in turn being assigned a fluidic supply connection. The fluidic signals output by the converter are fed to the fluid pressure chambers via fluidic connecting means. The fluid pressure chambers in turn are formed from the recess in the housing and the piston that can be moved therein, which divides the recess into two variable fluid pressure chambers.
Die elektronische Steuerung läßt sich beispielsweise so ausführen, daß sie mit Signaleingabemitteln, Speicher- und/oder Rechenmitteln, Programmeingabe- und -Verarbeitungsmitteln sowie Signalausgabemitteln versehen ist und daß diese untereinander so verknüpft sind, daß die elektronische Steuerung eigenständig ein eigenes, vorgegebenes Programm abzuarbeiten in der Lage ist. Andererseits ist es auch möglich, die elektronische Steuerung so zu konzipieren und auszuführen, daß sie z. B. buskompatibel ist, über zusätzliche Signaleingänge verfügt und als dezentrale Steuerung mit dem Aktuator als Baueinheit in der Funktion eines Slave wirkt, der von einer hierarchisch überge-The electronic control can be designed, for example, in such a way that it is provided with signal input means, storage and/or computing means, program input and processing means and signal output means and that these are linked to one another in such a way that the electronic control is able to independently execute its own, predefined program. On the other hand, it is also possible to design and implement the electronic control in such a way that it is, for example, bus-compatible, has additional signal inputs and acts as a decentralized control with the actuator as a structural unit in the function of a slave, which is controlled by a hierarchically higher-level
ordneten Master-Steuerung ansteuerbar ist. Dieser Master kann beispielsweise Signale entsprechend eines definierten Busprotokolles aussenden, die mehreren gleichartigen elektronischen Steuerungen zeitgleich zugeführt werden. Jede dieser elektronischen Steuerungen gehorcht einem definierten, vorher festgelegtem Code, bei dem dieses Signal erkannt, ausgewertet und an den Wandler weitergegeben wird. Dementsprechend wird der Wandler aktiviert und dieser schaltet somit das Druckfluid in den jeweils zugehörigen Fluiddruckraum des Aktuators. Entsprechend der Druckdifferenz in den Fluiddruckräumen, die durch den bewegbaren Kolben getrennt sind, erfolgt nunmehr eine Kolbenbewegung und/oder eine entsprechende Kraft- bzw. Drehmomentabgabe an der Kraftabgriffseinrichtung. Diese Kraftabgriffseinrichtung kann beispielsweise an einem als Zylinder-Kolben-Einheit mit Kolbenstange ausgebildetem Aktuator die Kolbenstange sein. Bei einem, eine winkelbegrenzte Schwenkbewegung ausführendem Aktuator ist die Kraftabgriffseinrichtung üblicherweise eine das Drehmoment übertragende Welle.can be controlled by a master control system. This master can, for example, send out signals according to a defined bus protocol, which are fed to several similar electronic controls at the same time. Each of these electronic controls obeys a defined, previously determined code, in which this signal is recognized, evaluated and passed on to the converter. The converter is activated accordingly and switches the pressure fluid into the respective fluid pressure chamber of the actuator. Depending on the pressure difference in the fluid pressure chambers, which are separated by the movable piston, a piston movement and/or a corresponding force or torque output at the force tapping device now takes place. This force tapping device can, for example, be the piston rod on an actuator designed as a cylinder-piston unit with a piston rod. In an actuator that carries out a swivel movement with a limited angle, the force tapping device is usually a shaft that transmits the torque.
Die Steuerung ist in einem Gehäuse, das gleichzeitig Anschlußmittel für Eingangssignale und einen Wandler mit zugehörigem Fluidanschluß aufweist, zu einer Baueinheit zusammengefaßt.The control is combined into a single unit in a housing that simultaneously has connection means for input signals and a converter with associated fluid connection.
Die Steuerung ist mit dem Deckel und/oder mit dem Gehäuse über fluidische Verbindungsmittel fluiddicht verbunden. In einer anderen Ausführung ist mindestens ein Teil der Steuerung bzw. des Wandlers in den Deckel bzw. das Gehäuse integriert. Ein solches Gehäuse kann beispielsweise für eine Zylinder-Kolben-Einheit als tiefgezogene Hülse ausgeführt sein, deren verschlossene Bodenseite so bemessen ist, daß &zgr;. B. Teile des Wandlers hierin eingebracht werden können. Dieses kann objektbezogen in Achsrichtung oder quer zur Achsrichtung geschehen. Das Gehäuse eines, eine winkelbegrenzte Schwenkbewegung ausführenden Aktuators ist vorzugsweise ein gepreßtesThe control is connected to the cover and/or the housing in a fluid-tight manner via fluidic connecting means. In another embodiment, at least a part of the control or the converter is integrated into the cover or the housing. Such a housing can, for example, be designed for a cylinder-piston unit as a deep-drawn sleeve, the closed bottom side of which is dimensioned such that parts of the converter can be inserted into it. This can be done in the axial direction or transversely to the axial direction, depending on the object. The housing of an actuator that carries out an angle-limited swivel movement is preferably a pressed
bzw. gegossenes oder gespritztes Formteil. Dieses Formteil kann jedoch auch durch andere Herstellverfahren, z. B. durch mechanische, spanabhebende Bearbeitung gefertigt werden.or cast or injected molded part. However, this molded part can also be manufactured using other manufacturing processes, e.g. mechanical machining.
Der Wandler ist als elektrisch ansteuerbares Mehrwegeventil ausgeführt, z. B. als 3/2-Wege-Magnetventil, - oder bei einem doppeltwirkeniaerT'als 4/2- bzw. 5/2-Wege-Ventil. Es ist auch möglich, jedem der Fluiddruckräume des Aktuators je zwei Stück Auf-/Zu-Ventile (2/2-Wege-Ventile) als Wandler zuzuordnen, wovon je ein Fluiddruckraum ein Ventil für die Fluidzufuhr bzw. Absperrung enthält und je ein weiteres Ventil für die Druckentlastung je Fluiddruckraum. In einer ergänzenden Ausgestaltung ist der Aktuator mit Mitteln versehen, durch welche die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung beeinflußbar ist. Derartige Mittel können Drosselventile oder Blenden sein, die z. B. von Hand auf eine bestimmte Geschwindigkeit einstellbar sind. Diese Mittel zur Veränderung der Geschwindigkeit lassen sich in weiterer Ausgestaltung jedoch auch elektrisch, z. B. elektromotorisch ansteuern, so daß Signale aus der elektronischen Steuerung heraus die jeweilige Geschwindikeit vorgabebezogen beeinflussen.The converter is designed as an electrically controllable multi-way valve, e.g. as a 3/2-way solenoid valve, - or in the case of a double-acting valve as a 4/2- or 5/2-way valve. It is also possible to assign two open/close valves (2/2-way valves) as converters to each of the fluid pressure chambers of the actuator, whereby each fluid pressure chamber contains a valve for the fluid supply or shut-off and another valve for pressure relief for each fluid pressure chamber. In a supplementary design, the actuator is provided with means by which the speed of the piston movement can be influenced. Such means can be throttle valves or orifices, which can be set to a certain speed by hand, for example. In a further design, however, these means for changing the speed can also be controlled electrically, e.g. B. controlled by an electric motor, so that signals from the electronic control system influence the respective speed in accordance with the specification.
In einer weiteren Ausführung lassen sich die Wandler elektrisch getaktet, z. B. pulsbreitenmoduliert, ansteuern. Auch hierdurch ist die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung beeinflußbar. Die Taktfolge ist programmabhängig vorgebbar und selbst während einer Kolbenbewegung veränderbar. Hierbei kann bedarfsbezogen die Zeit der Druckfluidzufuhr und/oder die Zeit der Druckentlastung beeinflußt werden.In another version, the converters can be controlled electrically, e.g. pulse width modulated. This also allows the speed of the piston movement to be influenced. The cycle sequence can be specified depending on the program and can even be changed during a piston movement. The time of the pressure fluid supply and/or the time of the pressure relief can be influenced as required.
In weiterer Ausgestaltung ist das Gehäuse mit zusätzlichen Ausnehmungen versehen, die z. B. der Aufnahme von Signalgebermitteln dienen können. Durch diese Signalgebermittel wird beispielsweise die Kolbenbewegung bzw. der Ort des Kolbens detektiert und die Signale in die elektronsiche SteuerungIn a further embodiment, the housing is provided with additional recesses which can be used, for example, to accommodate signaling devices. These signaling devices detect, for example, the piston movement or the location of the piston and the signals are fed into the electronic control system
eingespeist. Diese Signale können entweder innerhalb der Steuerung entsprechend eines vorgegebenen Programmes weiterverarbeitet werden oder aber über eine Signalübertragungseinrichtung einem vorgeschalteten, hierarchisch übergeordnetem Master zur weiteren Auswertung zur Verfügung gestellt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Aktuator mit einem Signalgebermittel auszurüsten, welches die Kolbenposition über die gesamte mögliche Bewegungsstrecke des Kolbens hinweg kontinuierlich detektiert.These signals can either be further processed within the control system according to a specified program or made available to an upstream, hierarchically higher master for further evaluation via a signal transmission device. It is of course also possible to equip the actuator with a signal transmitter that continuously detects the piston position over the entire possible range of movement of the piston.
Die Steuerung ist in einer ergänzenden Erweiterung mit Leuchtmitteln zur Statusanzeige versehen, so daß anhand der Leuchtmittel beispielsweise erkennbar ist, welcher Fluiddruckraum im augenblicklichen Zustand druckbeaufschlagt bzw. druckentlastet ist. Um dieses Merkmal weiter zu verdeutlichen, lassen sich die Leuchtmittel farblich unterschiedlich, z. B. rot und grün ausführen, wobei je eine Farbe einem entsprechenden Schaltzustand zugeordnet ist.The control system is equipped with an additional extension with lamps for status display, so that the lamps can be used to identify, for example, which fluid pressure chamber is currently pressurized or depressurized. To further clarify this feature, the lamps can be made in different colors, e.g. red and green, with each color being assigned to a corresponding switching state.
In einer wiederum anderen Ausführungsvariante ist die elektronsiche Steuerung und/oder sind Leuchtmittel dem Wandler direkt zugeordnet. Das kann beispeilsweise bedeuten, daß ein dem Aktuator zugeordnetes Magnetventil im Bereich der Spule mit einer entsprechenden elektronischen Steuerung und/oder mit Leuchtmitteln versehen ist. - In einer Abwandlung dieser Ausführungsform ist es auch möglich, die elektronische Steuerung mit dem jeweiligen Signaleingang und der entsprechenden Spannungsversorgung in einen elektrischen Anschlußstecker zu integrieren, der auf die elektrischen Anschlüsse des zugeordneten Magnetventiles aufgesteckt ist, wobei der besagte Stecker, der Wandler und der Aktuator eine gemeinsame bauliche Einheit bilden.In yet another variant, the electronic control and/or lighting devices are directly assigned to the converter. This can mean, for example, that a solenoid valve assigned to the actuator is provided with a corresponding electronic control and/or lighting devices in the area of the coil. - In a modification of this embodiment, it is also possible to integrate the electronic control with the respective signal input and the corresponding power supply into an electrical connector plug that is plugged into the electrical connections of the assigned solenoid valve, whereby the said connector, the converter and the actuator form a common structural unit.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten finden sich in Unteransprüchen. Further advantageous design options can be found in the subclaims.
Anhand der Zeichnung wird der Aktuator im folgenden beispielhaft erläutert. Es zeigen:The actuator is explained below using the drawing as an example. Shown are:
Figur 1 die perspektivische Darstellung eines als Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildeten Aktuators in einer ersten Ausgestaltungsvariante,Figure 1 shows a perspective view of an actuator designed as a cylinder-piston unit in a first design variant,
Figur 2 einen Teilschnitt durch das Gehäuse des als Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildeten Aktuators und die noch nicht montierte Baueinheit.Figure 2 shows a partial section through the housing of the actuator designed as a cylinder-piston unit and the assembly unit that has not yet been assembled.
Figur 3 zeigt die perspektivische Darstellung des als Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildeten Aktuators, wobei die Steuerung geöffnet ist.Figure 3 shows a perspective view of the actuator designed as a cylinder-piston unit, with the control system open.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung des als Zylinder-Kolben-Einheit ausgebildeten Aktuators mit einem zugeordneten Signalgebermittel.Figure 4 shows a perspective view of the actuator designed as a cylinder-piston unit with an associated signal generator.
In Figur 1 ist der Aktuator als Zylinder-Kolben-Einheit 1 beispielhaft dargestellt, der aus dem Gehäuse 2, den stirnseitigen Deckeln 11, 12, den Deckelbefestigungsmitteln 4.5 bis 4.8, der Kraftabgriffseinrichtung, die in diesem Fall eine Kolbenstange 10 ist, und aus der Baueinheit 14 besteht. Die Baueinheil: ihrerseits setzt sich zusammen aus der Steuerung 13, die mit den Anschlußmitteln 16,16.0 für die Signaleingänge 16.1,16.2 sowie mit dem fluidischen Versorgungsanschluß 17 versehen ist. Die Baueinheit 14 ist mit dem Deckel 11 bzw. dem Gehäuse 2 fluiddicht fest zu einer Einheit 1 verbunden.In Figure 1, the actuator is shown as a cylinder-piston unit 1, which consists of the housing 2, the front covers 11, 12, the cover fastening means 4.5 to 4.8, the force pickup device, which in this case is a piston rod 10, and the structural unit 14. The structural unit in turn consists of the control 13, which is provided with the connection means 16, 16.0 for the signal inputs 16.1, 16.2 and with the fluidic supply connection 17. The structural unit 14 is firmly connected to the cover 11 or the housing 2 in a fluid-tight manner to form a unit 1.
Figur 2 zeigt beispielhaft einen Teilschnitt durch das Gehäuse 2, welches mit einer zur Längsachse X-X achsparallelen Ausnehmung 3 versehen ist, in welcher ein Kolben 7 fluiddicht, in diesem Beispiel translatorisch bewegbar, eingebracht ist. Dieser Kolben 7 trennt die Ausnehmung 3 in jeweils einen veränderbaren Fluiddruckraum 8 und 9. Auf der Seite des Fluiddruckraumes 9 ist derFigure 2 shows an example of a partial section through the housing 2, which is provided with a recess 3 parallel to the longitudinal axis X-X, in which a piston 7 is inserted in a fluid-tight manner, in this example movable in translation. This piston 7 separates the recess 3 into a variable fluid pressure chamber 8 and 9. On the side of the fluid pressure chamber 9, the
Kolben 7 mit einer Kolbenstange 10 als Kraftabgriffseinrichtung versehen, die den Deckel 12 fluiddicht nach außen, d. h., zur Atmosphäre hin durchdringt. Diese Kolbenstange 10 dient dem Abgriff der translatorischen Bewegung und dem Kraftabgriff. Der Deckel 11 ist mit je einem fluidischen Verbindungsmittel 19.3, 19.4 versehen, wovon je ein Verbindungsmittel je einem der Fluiddruckräume 8 bzw. 9 zugeordnet ist, was zeichnerisch nicht dargestellt ist. Mit diesen fluidischen Verbindungsmitteln 19.3, 19.4 korrespondieren ebenfalls fluidische Verbindungsmittel 19.1, 19.2, die aus der Steuerung 13 heraus im betriebsfertigem Zustand dem Deckel 11 zugeordnet sind. Der fluidische Versorgungsanschluß 17 korrespondiert mit einem fluidischen, zeichnerisch nicht dargestellten Eingang des Wandlers 18 - Figur 3. Entsprechend der jeweiligen elektrischen Eingangssignale wird der Fluidzufluß durch den Wandler 18 dahingehend beeinflußt, daß entweder Fluiddruck über das fluidische Verbindungsmittel 19.1 in das fluidische Verbindungsmittel 19.3 einer ersten Fluiddruckkammer zugeführt wird, während die andere Fluiddruckkammer über das fluidische Verbindungsmittel 19.4, 19.2 einer Druckentlastung unterworfen ist.Piston 7 is provided with a piston rod 10 as a force tapping device, which penetrates the cover 12 in a fluid-tight manner to the outside, i.e. to the atmosphere. This piston rod 10 serves to tap the translatory movement and the force tapping. The cover 11 is provided with a fluidic connecting means 19.3, 19.4, of which one connecting means is assigned to each of the fluid pressure chambers 8 and 9, respectively, which is not shown in the drawing. These fluidic connecting means 19.3, 19.4 also correspond to fluidic connecting means 19.1, 19.2, which are assigned to the cover 11 from the control 13 in the ready-to-use state. The fluidic supply connection 17 corresponds to a fluidic input of the converter 18 (not shown in the drawing) - Figure 3. According to the respective electrical input signals, the fluid inflow through the converter 18 is influenced in such a way that either fluid pressure is fed via the fluidic connecting means 19.1 into the fluidic connecting means 19.3 of a first fluid pressure chamber while the other fluid pressure chamber is subjected to pressure relief via the fluidic connecting means 19.4, 19.2.
Figur 3 zeigt die geöffnete Steuerung, die sich aus der Baugruppe 13.1 und der Baugruppe 13.2 zusammensetzt. Die Baugruppe 13.1 beinhaltet unter anderem den fluidischen Versorgungsanschluß 17 sowie den Wandler 18 und mit Mitteln 20 für die Beeinflußung der Geschwindigkeit des Kolbens. In diesem dargestellten Beispiel sind diese Mittel 20 handbetätigbar.Figure 3 shows the opened control system, which consists of assembly 13.1 and assembly 13.2. Assembly 13.1 includes, among other things, the fluid supply connection 17 and the converter 18 and means 20 for influencing the speed of the piston. In this example shown, these means 20 can be operated manually.
Die Baugruppe 13.2 zeigt die elektronische Steuerung 15, die über die Signaleingänge 16.1,16.2 mit entsprechenden Steuersignalen versorgt wird und durch welche die Versorgungsspannung für die elektronische Steuerung 15 und den Wandler 18 zugeführt wird.The assembly 13.2 shows the electronic control 15, which is supplied with corresponding control signals via the signal inputs 16.1,16.2 and through which the supply voltage for the electronic control 15 and the converter 18 is supplied.
Elektrische Kontaktmittel 25 versorgen in zusammengefügten Zustand der Baugruppen 13.1 und 13.2 über Kontaktmittel 25.1 den Wandler 18 mit entsprechenden elektrischen Steuersignalen und der Versorgungsspannung. Weitere Kontaktmittel 26.1 können beispielsweise einem Signalgebermittel 30 s. Fig. 4 - zugeordnet sein, dessen Signale über Kontaktmittel 26 der elektronischen Steuerung 15 zugeführt werden. Hierbei kann die elektronische Steuerung 15 die Signale des Signalgebermittels 30 entweder direkt zur weiteren Verarbeitung nutzen, oder aber auch nach erfolgter weiteren internen Verarbeitung einer hierarchisch übergeordneten Mastersteuerung zur Verfügung stellen. So kann die Signalflußrichtung auch bidirektional ausgelegt sein.When the modules 13.1 and 13.2 are assembled, electrical contact means 25 supply the converter 18 with the corresponding electrical control signals and the supply voltage via contact means 25.1. Additional contact means 26.1 can be assigned, for example, to a signal generator means 30 (see Fig. 4), the signals of which are fed to the electronic control 15 via contact means 26. In this case, the electronic control 15 can use the signals from the signal generator means 30 either directly for further processing, or make them available to a hierarchically higher-level master control after further internal processing has taken place. The signal flow direction can therefore also be designed to be bidirectional.
Beispielsweise kann die Steuerung 15 eine Zählstufe enthalten, so daß nur jedes n-te-Signal einer hierarchisch übergeordneten Mastersteuerung als Quittierungssignal zur Verfügung gestellt wird, während der Zählvorgang intern in der Steuerung 15 abläuft.For example, the controller 15 can contain a counting stage so that only every nth signal is made available to a hierarchically higher master controller as an acknowledgement signal while the counting process runs internally in the controller 15.
In Figur 4 ist das Gehäuse 2 beispielhaft mit zwei Ausnehmungen 6.1, 6.2 zur Aufnahme von beispielsweise Signalgebermitteln 30 versehen. Der von der Kolbenstange 10 fluiddicht durchdrungene Deckel 12 ist in der Darstellung nicht am Gehäuse 2 montiert, um einerseits die Ausnehmungen 6.1 und 6.2 deutlicher zu erkennen, andererseits aber auch das fluidische Verbindungsmittel 5 darzustellen, das der Druckfluidfortleitung dient. Dieses Verbindungsmittel 5 ist in diesem Beispiel als achsparallele Ausnehmung im Gehäuse 2 ausgeformt und ist dem veränderbaren Fluiddruckraum 9 zugeordnet. Im betriebsklaren Zustand ist der Deckel 12 mit dem Gehäuse 2 durch Deckelbefestigungsmittel 4.6 bis 4.8 fluiddicht verbunden. Diese Befestigungsmittel 4.6 bis 4.8 können beispielsweise Schrauben sein, die mit entsprechenden Innengewinde 4.1 bis 4.4 innerhalb des Gehäuses 2 zusammenwirken.In Figure 4, the housing 2 is provided with two recesses 6.1, 6.2 for accommodating, for example, signaling means 30. The cover 12, through which the piston rod 10 penetrates in a fluid-tight manner, is not mounted on the housing 2 in the illustration, in order to make the recesses 6.1 and 6.2 more clearly visible, but also to show the fluidic connecting means 5, which is used to convey the pressure fluid. In this example, this connecting means 5 is formed as an axially parallel recess in the housing 2 and is assigned to the variable fluid pressure chamber 9. In the operational state, the cover 12 is connected to the housing 2 in a fluid-tight manner by cover fastening means 4.6 to 4.8. These fastening means 4.6 to 4.8 can be, for example, screws that interact with corresponding internal threads 4.1 to 4.4 within the housing 2.
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Das Signalgebermittel 30, das in der Ausnehmung 6.1 angeordnet ist, ist axial innerhalb dieser Ausnehmung verschiebbar und durch Befestigungsmittel, &zgr;. &Bgr;. eine Befestigungsschraube an jedem beliebigen Ort innerhalb der möglichen Bewegungsstrecke des Kolbens fest positionierbar. Die aus dem Signalgebermittel 30 kommenden Signale können, wie bereits beispielhaft beschrieben, direkt innerhalb der Baueinheit 14 durch die elektronische Steuerung 15 verarbeitet werden.The signal generator means 30, which is arranged in the recess 6.1, can be moved axially within this recess and can be firmly positioned at any location within the possible movement range of the piston by means of fastening means, e.g. a fastening screw. The signals coming from the signal generator means 30 can, as already described by way of example, be processed directly within the structural unit 14 by the electronic control 15.
Diese Erfindung ermöglicht auch einen Aktuator als kolbenstangenlosen Zylinders. Hierbei kann die Kraftübertragung des translatorisch durch Fluiddruck bewegbaren Kolbens z. B. durch Seilzug mit Umlenkrollen auf eine, beispielsweise dem Gehäuse außen zugeordnete, axial bewegbare Kraftabgriffseinrichtung erfolgen. Eine andere Möglichkeit ist die der berührungslosen Kraftübertragung von dem Kolben auf die Kraftabgriffseinrichtung. Hierbei besteht zwischen dem im Gehäuse translatorisch durch Fluiddruck bewegbaren Kolben und einer außerhalb des Gehäuses, z. B. auf diesem translatorisch bewegbaren Kraftabgriffseinrichtung eine permanentmagnetische Kopplung. Kolbenstangenlose Zylinder lassen sich ebenfalls in beschriebener Weise mit Signalgebermitteln versehen.This invention also enables an actuator as a piston rodless cylinder. The power transmission of the piston, which can be moved translationally by fluid pressure, can be carried out, for example, by a cable pull with pulleys, to an axially movable force pickup device, for example, assigned to the outside of the housing. Another possibility is the contactless power transmission from the piston to the force pickup device. In this case, there is a permanent magnetic coupling between the piston, which can be moved translationally in the housing by fluid pressure, and a force pickup device outside the housing, e.g. on the latter, which can be moved translationally. Piston rodless cylinders can also be provided with signaling means in the manner described.
In vergleichbarer Weise lassen sich auch Aktuatoren mit winkelbegrenzter Schwenkbewegung mit der elektronischen Steuerung und Signalgebermitteln zu einer Baueinheit zusammenfügen. Eine nähere diesbezügliche Abhandlung erübrigt sich, da aufgrund der vorherigen Beschreibung einem Fachmann die entsprechende Ausgestaltung kolbenstangenloser Zylinder und von Schwenkbewegung ausführenden Aktuatoren geläufig ist.In a similar way, actuators with angle-limited swivel movement can be combined with the electronic control and signaling means to form a structural unit. A more detailed discussion of this is unnecessary, since, based on the previous description, a person skilled in the art is familiar with the corresponding design of rodless cylinders and actuators that perform swivel movements.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen fluidischen Aktuators liegen zunächst in der einfachen Lösungsmöglichkeit der aufgabenbezogenen Steuerungsausar-The advantages of the fluidic actuator according to the invention lie first of all in the simple solution of the task-related control design
bettung, &zgr;. B. durch Einschreiben eines Programmes in die elektronische Steuerung, ferner sowohl in der vereinfachten fluidischen Installation, ebenso auch in der vereinfachten Zuführung der Steuersignale. Diese Vorteile der Signalzuführung machen sich vor allem bei buskompatibler Ausgestaltung des Aktuators bedeutsam bemerkbar. Durch entsprechende Auslegung der elektronsichen Steuerung kann dem Aktuator ein eigenes Unterprogramm implementiert werden, so daß hier von einer "dezentralen Intelligenz vor Ort" gesprochen werden kann. Bei geringem Steuerungsumfang ist somit eine eigene und unmittelbare Programmabarbeitung durch den Aktuator selbst möglich. - Bei komplexerer Steuerungsaufgabe läßt sich der Aktuator als Slave einer hierarchisch übergeordneten Mastersteuerung zuordnen, wobei der Slave auch in der Lage ist, dem Master Quittierungssignale zur Verfügung zu stellen.embedding, &zgr;. B. by writing a program into the electronic control, furthermore in the simplified fluidic installation, as well as in the simplified supply of the control signals. These advantages of the signal supply are particularly noticeable when the actuator is designed to be bus-compatible. By designing the electronic control accordingly, the actuator can be given its own sub-program, so that this can be referred to as "decentralized intelligence on site". With a small control scope, the actuator itself can therefore process its own program directly. - With more complex control tasks, the actuator can be assigned as a slave to a hierarchically higher-level master control, whereby the slave is also able to provide the master with acknowledgement signals.
Auch in bezug auf die erreichbaren maximalen Geschwindigkeiten des Kolbens wirkt sich diese Neuerung dadurch vorteilhaft aus, daß vom Wandler bis zu den jeweiligen Fluiddruckräumen kürzestmögliche und strömungsgünstig gestaltete Verbindungen in den Aktuator integriert sind.This innovation also has an advantageous effect in terms of the maximum achievable speeds of the piston, as the shortest possible and flow-optimized connections from the converter to the respective fluid pressure chambers are integrated into the actuator.
Claims (23)
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